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Artículo Revista de Sistemas Computacionales y TIC’s
Septiembre 2015 Vol.1 No.1 16-28
Objetos de Aprendizaje 3D como una forma de comunicar significados
geométricos a través del sentido virtual del tacto en personas ciegas y débiles
visuales
ESPINOSA-Raque*†`, CASTAÑEDA-ROLDÁN, Carolina Yolanda`` y MEDELLÍN-CASTILLO
Hugo Iván```
Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Facultds de Ciencias de la Comunicación y Facultad de Ingeniería Av. Manuel Nava No.
8, Zona Universitaria, C.P. 78290. San Luis Potosí, S.L.P., México e Instituto Tecnológico de Puebla, Departamento de Sistemas y
Computación. Av. Tecnológico No. 420 Col. Maravillas, C.P. 72220. Puebla, Pue. México.
Recibido Enero 7, 2014; Aceptado Mayo 28, 2014
Resumen
En el proceso de enseñanza es importante comunicar
los significados y generar las situaciones o entornos
educativos adecuados que conduzcan a un correcto
aprendizaje. Muchas de estas situaciones y entornos
educativos están basadas en representaciones visuales.
El proceso de enseñanza-aprendizaje de la geometría
en personas ciegas y débiles visuales es muy difícil
debido a las abstracciones y formas visuales que esto
representa. Por tanto es necesario desarrollar otro tipo
de representaciones no visuales para el mejoramiento
del proceso de enseñanza-aprendizaje e inclusión de
personas con discapacidad visual.
En el presente trabajo se analizan y proponen
objetos de aprendizaje tridimensionales (3D) para la
enseñanza de la materia de geometría a personas ciegas
o débiles visuales. Los objetos de aprendizaje 3D
propuestos utilizan la percepción virtual táctil como
una forma de comunicar significados a través del
sentido del tacto, permitiendo palpar y adquirir
nociones del espacio, formas y geometría de los objetos
tridimensionales virtuales.
Objetos de aprendizaje 3D, Percepción virtual
táctil, geometría, proceso enseñanza-aprendizaje
(PEA), personas ciegas y débiles visuales
Abstract
In the teaching process it is very important to
communicate the meanings and to generate the
adequate didactic situations and environments that lead
to a correct learning. Many of these situations and
environments are based on visual representations. The
teaching-learning process of geometry for blind and
visually impaired people is a difficult process because
it involves visual abstractions and shapes. Therefore, it
is necessary to develop non visual representations to
enhance the teaching-learning process and the inclusion
of visually handicapped people.
In this work, 3D learning objects are analyzed
and proposed in order to teach geometry to blind and
visually impaired people. The proposed 3D learning
objects use the virtual tactile perception as a way to
communicate meanings by means of the tactile sense,
allowing blind and visually impaired people to touch,
feel and acquire notions of the space, shapes and
geometry of the 3D virtual objects
3D learning objects, virtual tactile perception,
geometry, teaching-learning process, blind and
visually impaired people.
Citación: ESPINOSA-Raque, CASTAÑEDA-ROLDÁN, Carolina Yolanda y MEDELLÍN-CASTILLO Hugo Iván. Objetos de Aprendizaje 3D como una forma de comunicar significados geométricos a través del sentido virtual del tacto
en personas ciegas y débiles visuales. Revista de Sistemas Computacionales y TIC’s. 2015, 1-1:16-28
* Correspondencia al Autor (Correo Electrónico: [email protected])
† Investigador contribuyendo como primer autor.
ECORFAN® www.ecorfan.org/spain
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forma de comunicar significados geométricos a través del sentido virtual del
tacto en personas ciegas y débiles visuales. Revista de Sistemas
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Introducción
En un proceso de comunicación educativa
(Proceso Enseñanza–Aprendizaje PEA) es
importante que se compartan los mismos
significados para que en el momento de la
interpretación de conceptos, los estudiantes, y
en especial aquellos que carecen de la vista,
puedan representar mentalmente las
abstracciones conceptuales que confieren sus
profesores. La ceguera en sí misma representa
un problema de aprendizaje por el hecho de
que en muchas ocasiones es difícil para un
profesor convertir los símbolos visuales a
símbolos del lenguaje hablado, es decir a
tener una comunicación efectiva para la
enseñanza.
En el presente trabajo de investigación
se analizan y proponen Objetos de
Aprendizaje (OAs) para la enseñanza de la
geometría a personas ciegas y débiles
visuales. Los OAs propuestos están basados
en la percepción virtual táctil lo cual permite
que los mensajes comunicacionales o
educativos se fortalezcan para el caso de
personas con discapacidad visual, mejorando
de esta manera su aprendizaje e inclusión
social en la educación.
Revisión de literatura
Comunicación y educación
Partiendo de la definición de comunicación
que ofrecen West y Turner como el “proceso
social en el que los individuos utilizan
símbolos para establecer e interpretar el
significado de su entorno” (2004:4), y
tomando en cuenta que en esta definición los
cuatro términos clave de su perspectiva
conceptual son: la comunicación como
proceso social, como símbolo, como
significado y como entorno; se compara y
asemeja el término comunicación con
educación en la Figura 1.
Figura 1 Semejanza entre Comunicación y educación
La semejanza entre comunicación y
educación se encuentra en que la educación
también es un proceso social que implica al
menos la interacción de dos personas, el
profesor y el estudiante (PEA). A su vez, en
ese proceso dinámico o en desarrollo
constante, complejo y continuamente
cambiante, se fabrican o construyen
significados, de los cuales se extrae el
mensaje. Tanto en la educación como en la
comunicación interactúan símbolos, los cuales
son “una etiqueta arbitraria o una
representación de fenómenos. Las palabras
siendo símbolos de conceptos y cosas
representan nociones; por ejemplo, la palabra
amor representa la idea del amor; la palabra
silla representa la cosa en la que nos
sentamos” (West y Turner, 2004. p6), y la
palabra pirámide representa un cuerpo
geométrico que tiene una sola base y las caras
laterales son triángulos que se unen en un
vértice. Sin embargo el nombre de la pirámide
dependerá de la forma de su base, hay
pirámides triangular, cuadrangular,
pentagonal, etc., por lo que si sólo hemos sido
expuestos a una pirámide cuadrangular, el
símbolo se basará en nuestras experiencias y
sentimientos previos y a partir de ahí
probablemente se le den diferentes
significados.
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De tal manera que el significado será el
término fundamental en la comunicación y la
educación, ya que éste será lo que el
estudiante extraiga del mensaje emitido por el
profesor.
“Si no compartiéramos los mismos
significados, pasaríamos momentos difíciles
aun hablando la misma lengua o interpretando
el mismo hecho” (ídem). Como en el caso de
la pirámide no todo significado es
compartido, así los estudiantes, en especial
estudiantes carentes de la vista, no siempre
saben qué quieren decir los profesores con
abstracciones conceptuales. “En esas
situaciones tenemos que ser capaces de
explicar, repetir y clarificar” (ibídem, p7). A
pesar de todo, si no se comparte el mismo
significado, los comunicadores y profesores
“encontrarán dificultades para que sus
mensajes lleguen a los demás” (ibíd). Igual
de importante es el entorno, el cual se define
como
La situación o contexto en el cual la
comunicación tiene lugar. El entorno en la
comunicación también se puede mediatizar,
puede establecerse con un apoyo técnico […]
ya sea correo electrónico, chat rooms o
Internet. Estos entornos mediatizados
necesariamente influyen en la comunicación
de dos personas (West y Turner, 2004. p7).
Van Manen plantea que “la pedagogía
es el arte de mediatizar con tacto las posibles
influencias del mundo de manera que el niño
se vea constantemente animado a sumir una
mayor responsabilidad de su aprendizaje y
desarrollo personal. Enseñar es influir la
influencia” (1998, p93). Sin embargo, ese
influir en el aprendizaje y en el desarrollo,
debe también reflejarse en la educación
especial.
Al respecto Martínez señala que “la
educación especial hoy en día la podemos
entender de una manera más dinámica y que
está centrada en atender: a) aquella persona
con necesidades educativas especiales, b) las
situaciones educativas que propician su
desarrollo, c) la interdisciplinariedad de los
profesionales que intervienen, y d) Los
contextos: sociales, familiares, escolares o
comunitarios” (Martínez, 2012, p22).
Lo anterior implica que una persona
ciega debe ser atendida con educación
especial incluyente, porque al presentar
discapacidad visual, se despliegan Problemas
de Aprendizaje (PA).
Por lo anterior, se propone que el
entorno mediatizado para la enseñanza de
cuerpos geométricos a personas con
discapacidad visual sea a través del uso de
Tecnologías de Información y Comunicación
(TIC) que permitan tocar objetos
tridimensionales, es decir objetos en tercera
dimensión (3D) y superficies en segunda
dimensión (2D), disminuyendo así un
problema en el PEA causado por la carencia
de la vista.
Problema de Aprendizaje
Un PA es un término general que describe
dificultades de aprendizaje específicos y que
pueden causar que una persona tenga
conflictos aprendiendo y usando ciertas
destrezas. Por ello es que la ceguera en sí
misma representa un PA. Las destrezas que
son afectadas con mayor frecuencia cuando
una persona sufre de un PA son: escuchar,
hablar, razonar, leer, redactar, escribir, y
aprender matemáticas. Las personas con PA
no tienen retraso mental ni “son lentos para
aprender”, al contrario, la mayoría de estas
personas tienen un promedio de inteligencia
normal o por encima de lo normal (Romero,
Lavigne. 2005). Para la persona con PA, los
mensajes comunicacionales o educativos que
llegan a su cerebro son confusos, por eso es
que les resulta difícil aprender en una o más
áreas académicas.
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Sin embargo, pueden aprender y ser
exitosos como por ejemplo, Thomas Edison,
Albert Einstein, Beethoven, Louis Pasteur,
Winston Churchill, y Nelson Rockefeller que
tuvieron PA pero desarrollaron alguna
habilidad del pensamiento.
Habilidades de pensamiento
Las habilidades del pensamiento se refieren a
aquellas que sirven para sobrevivir en el
mundo cotidiano, sirviendo de apoyo para
llevar a cabo el desarrollo de las habilidades
analíticas del pensamiento, (De Sánchez,
1995). En la Figura 2 se muestran los
requerimientos para adquirir las habilidades
del pensamiento.
Figura 2 Requerimientos de las Habilidades del
Pensamiento
En el presente trabajo se prestará
atención a las técnicas de estudio, las cuales
deben ser específicas para poder ayudar a los
estudiantes ciegos y débiles visuales; por lo
que deben tener como característica el ser
amenas, divertidas, multimedia y 3D para que
el estudiante utilice como estilo de
aprendizaje la percepción virtual táctil
(Espinosa & Medellín, 2014, p475).
Estilo de Aprendizaje
El conjunto de características psicológicas y
cognitivas que suelen emplearse cuando una
persona debe aprender, se conoce como estilo
de aprendizaje (Gallego & Honey, 1999); es
decir, son las diversas formas en que un
individuo puede aprender. Generalmente.
Cada persona emplea un método
particular de interacción, y responde a su
ambiente de aprendizaje procesando estímulos
e información.
De tal manera que internamente tiene ya
definida su forma de aprender y es importante
proporcionarle los ejercicios con ese tipo de
aprendizaje para aumentar su rendimiento.
Además, conociendo el estilo de aprendizaje
del estudiante con PA, se le sugiere que
realice los ejercicios definidos para ese estilo,
lo que ayudará en forma más efectiva el
disminuir/erradicar un PA. Se pueden mezclar
ejercicios de diferentes estilos de aprendizaje
dado que una persona no siempre es 100% de
un determinado estilo de aprendizaje. A la
proporción en que cada persona utiliza
diversos estilos de aprendizaje se le llama
perfil de aprendizaje. Este perfil será el que
determine qué tipo de ejercicio de estilo de
aprendizaje practique más el estudiante con
PA. Para identificar y evaluar los estilos de
aprendizaje con fines pedagógicos se utilizó el
modelo de Honey-Alonso el cual mide los
estilos de aprendizaje en activos, reflexivos,
teóricos y pragmáticos (Reyes, 2012).
Activos: Son personas que gustan de
nuevas experiencias, de mente abierta, no
escépticos y les agrada emprender nuevas
tareas; son personas que viven en el aquí y el
ahora. El estudiante vive la experiencia.
Reflexivos: Gustan de observar las
experiencias desde diferentes perspectivas.
Reúnen datos para analizarlos con
detenimiento antes de llegar a alguna
conclusión. Prefieren ser prudentes y analizar
bien la situación antes de actuar. El estudiante
se basa en la reflexión.
Teóricos: Suelen ser perfeccionistas.
Por lo general, buscan integrar los hechos en
teorías coherentes. Gustan de analizar y
sintetizar. Para ellos, la racionalidad y la
objetividad son aspectos prioritarios. El
estudiante elabora hipótesis e infiere.
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Pragmáticos: Su principal característica
se relaciona con la aplicación práctica de las
ideas. Son realistas cuando se trata de tomar
una decisión o resolver un problema. Su
filosofía es: si funciona, es bueno. El
estudiante aplica.
Desde la perspectiva educativa y
comunicativa es esencial e importante
reforzar los cuatro estilos de aprendizaje para
mejorar los procesos educativos a personas
que carecen de la vista.
La educación de personas con discapacidad
visual
La percepción sensorial constituye el cimiento
del conocimiento para las personas con baja
visión, ciegos o normales, dado que todos
pasan en su desarrollo por el mismo proceso.
El problema es que las personas con baja
visión y ciegos no alcanzan un desarrollo
normal en su proceso evolutivo, si no se les
provoca una situación satisfactoria para que se
produzca. El abordaje multi sensorial es
particularmente útil para despertar la
conciencia del niño acerca de la presencia de
sensaciones, adquiriendo de este modo
información a través de las partes de su
cuerpo. Por lo que las TIC permitirá la
formación por competencias donde intervenga
el PEA a través del uso de las habilidades
multi sensoriales. Esto implica exponer al
estudiante ante situaciones que exijan una
actividad de exploración, de búsqueda de
alternativas diversas, de reflexión sobre
formas y conductas de realización de
actividades personales y grupales.
“El enseñante se informa primero sobre
los procedimientos que usa el estudiante para
apropiarse del saber” (La Garanderie, 1984,
p.98). El estudiante es pedagogo de sí mismo,
es decir que aplica los medios personales para
desarrollar sus conocimientos. Su evolución
depende de sus medios, que por una parte son
implícitos.
El enseñante no se imagina como
pedagogo único provisto de medios de
aprendizaje universales. Su función de asesor
consiste en analizar el perfil pedagógico del
estudiante para poder aconsejarlo de
conformidad con sus necesidades propias y no
con un modelo abstracto” (Chalvin, 1995.
p.205-206).
Los autores Hoolbrook y Koening
(2003) señalan que “el éxito académico de
estudiantes con discapacidad visual depende
en gran medida del acceso a la formación y a
los materiales didácticos”. Así mismo
Stratton, resalta que para cubrir las
necesidades del estudiante y aprovechar al
máximo sus habilidades es importante
proporcionar la ayuda y adaptaciones que
sean realmente necesarias, considerando que
“una adaptación excesiva separa al estudiante
de su entorno mientras que una carencia le
inhibe del aprendizaje” (1990, p.5). Las dos
aportaciones mencionadas son claves para
comenzar a adentrarse en la educación
incluyente de personas con discapacidad
visual. El profesor tiene que replantear y estar
consciente de que en la planeación de su curso
tendrá que invertir tiempo previo para adecuar
su método de enseñanza a un método más
eficaz enfocado a casos mixtos de estudiantes
sin y con discapacidad visual, tomando en
cuenta que la replaneación no debe estar ni en
el exceso ni en la carencia de adaptación para
no ser una educación incluyente ficticia sino
una educación incluyente verdadera.
La educación mediante el sistema háptico
El sistema CIGI desarrollado para propósitos
de esta investigación, pretende ser un sistema
virtual-háptico para la educación incluyente
de personas con discapacidad visual, pero que
también resulta efectivo para personas que
ven, debido a que los objetos 3D que presenta
pueden ser vistos a través de la computadora.
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La reflexión de Fernández respecto a la
vía de acceso de la realidad matemática hasta
el entendimiento de la misma, expresa que
ante la pérdida de la visión, el tacto es sin
duda el medio más efectivo de aprendizaje
(1986:72).
La Matemática nace de la cantidad,
extensión configurada en el espacio. Hablar
de configuración espacial exige hablar de
"simultaneidad". El oído sólo puede aportar
sucesión, linealidad; la simultaneidad es
confusión.
El tacto, limitadamente en la simple
sensación táctil de la mano y por
construcción, a través de la acción de palpar,
es receptor de estímulos de extensión y
configuración, por lo que podríamos llamar
"simultaneidad a posteriori" aunque esto ya
sería hablar de esquemas empíricos. La vista
proporciona "nociones elementales de
espacio, extensión y solidez que el tacto
proporciona también e incluso más
exactamente que la vista" (P. Villey; 1946,
14). Habría que subrayar el término
"elementales". Más generalmente: "los
productos", aún no elaborados
intelectualmente, suministrados por las
observaciones de la vista y el tacto gozan de
mayor analogía que otros cualesquiera. "La
vista es un tacto de largo alcance que además
tiene la sensación de color. (...) El tacto es una
vista próxima sin color y con la sensación de
rugosidad" (Ibid). El tacto, por último, es el
que confirma la realidad que denuncia, en
primera instancia la vista. "El tacto es el
sentido fundamental del que se derivan todos
los otros. (...) El papel que desempeña para el
desenvolvimiento intelectual es
importantísimo: los psicólogos han
demostrado que es el que educa a la vista,
debiéndole el conocimiento de las
propiedades esenciales de los cuerpos"
(Rodríguez Placer; 1929, 97).
Si a través de la acción de palpar
podemos adquirir nociones de espacio,
extensión y solides, y si el éxito académico de
los estudiantes con discapacidad visual
depende en gran medida del acceso a la
información y a los materiales didácticos;
entonces el sistema CIGI es una buena opción
para la enseñanza de la geometría a través de
OA’s táctiles.
Peña (2014, p.175) propone ciertas
orientaciones o recomendaciones para la
educación artística de estudiantes con
discapacidad visual, en específico en la
pintura, de las cuales se citan a continuación
las relevantes al presente estudio:
Fomentar la estimulación sensorial a
través de experiencias. En la medida
en que desarrollemos una percepción
multisensorial así enriqueceremos las
representaciones internas de lo visual.
Utilizar materiales plásticos que
impliquen un contacto sensorial y
posibiliten el reconocimiento de las
formas creadas.
Ofrecer al estudiante la posibilidad de
comentar la creación artística, de
modo que ésta pueda servir de nexo
visual con el educador y con otros
estudiantes.
Situar ante las mismas condiciones
perceptivas a todos los estudiantes
para que sean capaces de hacer frente
a nuevos retos y concienciarles sobre
las habilidades y necesidades de
individuos con discapacidad visual.
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Tomando en cuenta las
recomendaciones de Peña en cuanto a la
estimulación sensorial a través de
experiencias para enriquecer las
representaciones internas de lo visual y el uso
de materiales plásticos, las observaciones de
Fernández (1986) sobre la importancia del
tacto y el señalamiento de Hoolbrook y
Koening (2003) sobre el éxito académico y su
dependencia a la información y los materiales
didácticos, en la presente investigación se
propone que a través del sistema CIGI se
pueden manejar OA’s con éstas características
sensoriales y táctiles.
Enseñanza mediante OAs
Wiley describe a los OAs como “cualquier
recurso digital estructurado que se puede
utilizar como apoyo para el aprendizaje y que
puede ser reutilizado” (2000). Donde un
recurso digital estructurado significa una
morfología, secuencia u organización,
quedando libre para cada quien definir esa
estructura.
En el presente caso de estudio se tomó
en cuenta la materia de Geometría y el tema
de superficies y volúmenes. Como en
cualquier materia la estructura es una unidad
o su equivalente, que contiene subunidades.
Dicha subunidad puede contener a su vez sub-
subunidades, y así sucesivamente, hasta llegar
a un concepto que ya no puede subdividirse
más. La estructura será tan profunda como lo
requiera el concepto a tratar. Ese concepto a
desarrollar será el contenido del futuro OA.
Para ejemplificar con la materia de
matemáticas se tendrá la unidad geometría,
donde una de sus subunidades son figuras en
el plano o el espacio. A su vez una sub-
subunidad son superficies volúmenes. Dentro
de superficies se encuentra el triángulo. Por lo
que será el triángulo la parte minúscula del
todo y del que se realizará un OA. El OA del
triángulo, se puede mostrar en distintas
formas multimedia. Según el tipo de
aprendizaje del estudiante, puede ser un
mundo virtual en 2D o en 3D, un juego, un
crucigrama, un cuestionario, un ejercicio que
se explica paso a paso usando voz, texto.
Un video, y/o con el sistema CIGI como
medio de percepción virtual táctil en personas
ciegas y débiles visuales.
Los componentes principales de un OA
son cuatro, como se pueden observar en la
Figura 3, los cuales toman como referencia la
congruencia y veracidad de los contenidos de
un curso; así como la conveniencia de los
componentes empleados; el uso óptimo de
recursos audiovisuales; el establecimiento de
metas pedagógicas y de actividades para
lograr éstas; el uso de estándares para el
llenado del metadato y la relevancia de los
campos empleados (Ruiz, Muñoz & Álvarez,
2013, p 9).
Figura 3 Componentes principales de un OA.
Sistema CIGI
Los autores Medellín et. al. (2011) han
propuesto el novedoso Sistema CIGI, el cual
considera el uso de la realidad virtual y los
sistemas hápticos para añadir el sentido del
tacto al cine. El sistema CIGI propuesto tiene
como propósito crear un mundo virtual que
puede ser recorrido por el invidente al mismo
tiempo que se escucha una narración
acompañada por un espacio auditivo. El
sistema CIGI permite sentir formas y texturas
del ambiente virtual explorado. A raíz de las
investigaciones generadas se pretende utilizar
esta TIC, no sólo como herramienta
recreativa, sino como herramienta en los OAs
para la enseñanza de la geometría a personas
ciegas y débiles visuales.
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Figura 4 Proceso de desarrollo de objetos orientados al
usuario invidente. Ejemplo de desarrollo del Sistema
CIGI.
En la Figura 4 se muestra el proceso de
desarrollo en el diseño de OA’s, objetos
físicos, situaciones, ambientes y servicios
orientados a personas invidentes,
ejemplificado con el ambiente virtual del
Sistema CIGI.
Metodología experimental
Se propuso y desarrolló la metodología
experimental con base en dos fases, la de
definición y la de diseño, en las que primero
se tomaron en cuenta a participantes usuarios
con discapacidad visual a los cuales se dirigió
el ambiente virtual con OAs. En la fase de
definición se realizó un estudio de mercado
del grupo de usuarios participantes en cuanto
a las particularidades de aprendizaje. En base
a éste estudio se especificaron los
requerimientos y restricciones del diseño
tomando en cuenta las características del
usuario y el contenido temático a tratar. Una
vez recopiladas las características, en la fase
de desarrollo de los prototipos o modelos
virtuales se generaron cuerpos geométricos
tridimensionales. Una vez obtenidos los
modelos se integró al usuario con el producto
en una evaluación de las figuras geométricas
básicas: un triángulo, un cubo, una esfera y un
cono truncado.
Contenido Temático
Tabla 1 Contenido temático Geometría
La construcción de los componentes de
un OA para Geometría dirigidos a estudiantes
ciegos y débiles visuales partió del contenido
temático que se muestra en la Tabla 1, donde
cada concepto puede generar uno o más OA.
Diseño estético
El OA diseñado para ciegos y débiles
visuales, se realizó por medio del sistema
CIGI, donde el triángulo es una figura
geométrica con superficie 2D dibujada en 3D,
la cual se percibe por medio táctil usando un
sistema háptico (el CIGI). El objetivo de
implementarlo en 3D es con el fin de que el
invidente pueda palpar la superficie y el
perímetro del triángulo ya que al tratarse de
una figura geométrica con volumen dispone
de percibir táctilmente el ancho, largo y
profundidad del objeto.
Figura 5 Triángulos implementados en VRML
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tacto en personas ciegas y débiles visuales. Revista de Sistemas
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El autor Fernández del Campo (1986),
menciona que a los estudiantes ciegos “su
falta de visión les impide seguir el aprendizaje
de la Matemática en las mismas condiciones
que los estudiantes considerados como de
visión normal. Lo que implica que se requiere
de nuevas formas de implementar el PEA a
una persona que presenta ceguera, esto por
medio de sonido o en este caso por medio de
la percepción virtual táctil y multimedia,
teniendo como condición que sea estético aún
para el niño invidente. Concepto ambiguo
dado que el invidente no necesariamente tiene
el mismo constructo cognitivo de aspecto
bello o artístico como el de la persona que sí
ve. Por lo que, para que los OA en 3D sean
estéticos y agradables, el estudiante puede
trasladar, rotar y escalar el objeto geométrico
y sentirlo en forma virtual táctil; y percibir lo
estético con la simulación de un triángulo
rugoso o liso y el débil visual percibir los
colores como se muestra en la Figura 5.
Metodología
Para realizar la evaluación de la percepción
geométrica virtual táctil, se propusieron un
conjunto de pruebas experimentales de
exploración, apreciación y reconocimiento de
sólidos geométricos tridimensionales, como
OA’s, mediante el uso del dispositivo háptico
y el sistema CIGI. En dicha prueba
participaron 8 personas ciegas (Figura 6); las
cuales se seleccionaron tomando en cuenta
personas débiles visuales, ciegos parciales y
ciegos totales, con el fin de identificar si el
grado de invidencia toma importancia o no a
la hora de identificar los objetos
tridimensionales. Sin embargo, a éstos
últimos no se les permitió ver la pantalla para
evitar que eso influyera en sus respuestas.
Figura 6 Participantes en las pruebas de
evaluación
La metodología experimental fue la
siguiente:
Siguiendo el Propio Modelo
Propuesto, primero se indagó en
la forma común en que los
estudiantes ciegos aprenden las
formas geométricas.
Se prosiguió al modelado de las
figuras geométricas de prueba.
Se situó a los participantes
ciegos en una sala en la cual se
les dieron las indicaciones
generales.
Los objetos virtuales
tridimensionales previamente
creados fueron: un cubo, una
esfera, un cilindro, y un cono
truncado. El orden de
exploración de los objetos fue
distinto para cada participante
con el fin de medir si a medida
en que se familiarizan con el
sistema, la identificación
mejoraba o no.
A cada una de las personas se
les pidió realizar la exploración,
apreciación y reconocimiento de
los cuatro objetos virtuales
tridimensionales mediante el
dispositivo háptico y el sistema
CIGI, ver Figura 7. A todos los
participantes se les tomó video
para el registro y posterior
análisis de los resultados.
Al finalizar las pruebas, a cada
uno de los integrantes se le
realizó una serie de
cuestionamientos en relación a
sus percepciones sensoriales e
imágenes mentales.
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MEDELLÍN-CASTILLO Hugo Iván. Objetos de Aprendizaje 3D como una
forma de comunicar significados geométricos a través del sentido virtual del
tacto en personas ciegas y débiles visuales. Revista de Sistemas
Computacionales y TIC’s. 2015
Figura 7 Pruebas de evaluación de la percepción
virtual táctil
Resultados
Los datos consistieron en 2 horas de
grabación en audio y video, que
documentaron las pruebas aplicadas a 4
personas con ceguera total, a 3 personas con
ceguera parcial (sólo perciben bultos y
sombras) y a una persona débil visual (lee a 3
cm de distancia).
La grabación en audio y video se
transcribió para posteriormente seguir el
proceso analítico del grado de reconocimiento
de la figura geométrica tridimencional “el
triángulo” transformado en un cuerpo
geométrico 3D el “cono truncado” y percibido
a través del sistema CIGI.
Tabla 2 Cono truncado: descripción y tiempo de
reconocimiento
El caso estudiado en esta ocasión como
OA de la geometría es el triángulo, el cual se
modeló como un cono truncado en 3D con el
fin de identificar la capacidad de
reconocimiento de la figura en uno de sus
diferentes volúmenes.
Se identificó una gran dificultad de
reconocimiento por parte de los participantes
debido a la complejidad de su forma. La
mayoría de los usuarios identificaron que el
objeto tenía un círculo menor en la parte
superior del cono y un círculo mayor en la
parte inferior, pero no imaginaban la forma
completa. Sólo 2 de los 8 participantes
identificaron el cono truncado como “cono” o
“pirámide” y 3 de ellos no identificaron el
objeto. Después de 4 minutos de exploración
individual se les guió la mano y se les explicó
la figura para el reconocimiento efectivo de la
misma.
El tiempo de exploración que le tomó a
las personas ciegas que sí reconocieron las
figuras geométricas osciló entre un minuto
cincuenta y un segundos (1’51’’) y dos
minutos cincuenta segundos (2’52’’). En el
caso de la persona débil visual, se le permitió
ver la figura y tocarla, por lo que sólo tardó
treinta y seis segundos (36’’) en reconocer la
imagen. Después de un tiempo aproximado de
4 minutos (4’) a las personas que no
reconocían el objeto 3D, se les guió la
exploración sosteniendo su mano y
recorriendo junto con el usuario el cono
truncado, explicando el contorno
tridimensional de la figura.
Se implementaron 3 cuerpos
geométricos más con el fin de identificar si el
grado de dificultad en el reconocimiento de
los cuerpos geométricos disminuía a medida
que se familiarizaban más con el sistema.
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Tabla 3 Resumen de la prueba con Invidentes y
débiles visuales.
Los resultados que se pueden apreciar
en la tabla 3, es que los participantes pudieron
identificar con mayor facilidad la esfera que
el cubo y el cilindro.
En el caso de la esfera a la persona débil
visual se le permitió ver y tocar el objeto, por
lo que no le pareció difícil encontrarlo,
teniendo mayor precisión en sus
movimientos. Sin embargo, en el segundo
objeto que exploró tuvo mayor dificultad para
reconocerlo. En el caso del cilindro la
mayoría de los participantes lograron
identificarlo con mayor facilidad que el cubo,
sólo uno de ellos no sintió la figura sino hasta
la segunda oportunidad en que volvió a sentir
todas las figuras y fue entonces cuando las
identificó.
Discusión y conclusiones
El entorno mediatizado para la enseñanza de
cuerpos geométricos a personas con
discapacidad visual a través de la TIC CIGI,
es una herramienta que permite mejorar el
proceso de la educación y la comunicación
directa del profesor-estudiante para disminuir
un problema en el PEA.
Del análisis de los resultados obtenidos
de las pruebas experimentales, se puede
inferir que al tocar cuerpos geométricos 3D,
existe un mayor enriquecimiento para el
invidente en la construcción de las
representaciones simbólicas a través de la
percepción virtual táctil.
Siendo de suma importancia que entre
profesor y estudiante los significados
compartidos sean los mismos tanto en el
proceso de comunicación como en el de
educación, es importante diseñar OA’s
adecuados para el alumnado, por lo que al
revisar los datos arrojados en el uso del
entorno virtual táctil del sistema CIGI, se
aprueba como resultado de análisis que los
usuarios logran identificar los cuerpos
geométricos virtuales 3D. Por lo que el CIGI
puede ser utilizado como técnica de estudio
para el desarrollo de OA’s y de habilidades
del pensamiento, ayudando a su vez a
disminuir los PA ocasionados por la carencia
del sentido de la vista.
Los usuarios participantes al explorar de
una forma virtual táctil los cuerpos
geométricos, generaron imágenes mentales
similares a la realidad presentada en la
computadora, asemejándola a través del
movimiento de la mano con el dispositivo
háptico. Lo cual hizo al sujeto consciente de
las propiedades del objeto presentado. A pesar
de que el reconocimiento de los objetos en
algunos de los usuarios no fue inmediato, se
identificó una importante disminución en el
tiempo de exploración a medida que se
familiarizaban con el sistema, lo cual significa
que entre más se utilice el sistema, la
velocidad de exploración para el
reconocimiento del ambiente virtual
disminuye.
Por otro lado, los patrones gráficos
táctiles de las figuras geométricas
tridimensionales presentadas, ofrecen al tacto
activo del ciego la información visual del
entorno virtual, permitiendo que el sujeto
represente mentalmente y exteriorice con la
palabra oral lo que no puede percibir de
manera visual.
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Por lo anterior se puede decir que la
percepción virtual táctil puede generar imagen
mental háptica cuando la persona palpa su
campo virtual táctil, llevándole a comprender
el espacio y a traducirlo en una imagen
mental. A través del tacto el ciego comprende
que en el mundo exterior hay objetos asibles,
con un nombre, una forma y un uso propio;
característica que puede aprovecharse en el
PEA de personas con discapacidad visual.
A través del presente trabajo de
investigación se ha logrado el acceso de
personas ciegas a imágenes táctiles que le
permiten mejorar su PA mediante la
construcción de imágenes mentales a través
de OA’s desarrollados en sistemas hápticos y
de realidad virtual. Mediante el sistema CIGI
es posible mejorar las representaciones
mentales de cuerpos geométricos en personas
ciegas, ya que estas se generan en el momento
en el que el sujeto incorpora como parte de
sus experiencias didácticas la percepción
táctil.
Los patrones gráficos táctiles del
sistema ofrecen al tacto activo la información
visual del entorno virtual, tanto en forma
como en textura, para que el sujeto se pueda
adentrar al mundo virtual y representar
mentalmente lo que no puede percibir
directamente del escenario virtual.
Los resultados de esta investigación son
de utilidad como parte del trabajo para lograr
la incursión de la imagen táctil en la
comunicación y educación incluyente, la cual
permita percibir las propiedades geométricas
de los objetos, e incluso que en un futuro
también se logre proporcionar información
sobre el peso y consistencia de los objetos al
ser frotados, apretados y estirados.
Agradecimientos
El primer autor agradece al Consejo Nacional
Para la Cultura y las Artes (CONACULTA)
de México, y a la SEP a través del programa
PROMEP, por el apoyo financiero otorgado
para la realización del proyecto.
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